第十六章　第74练　以性质为主的探究类综合实验-2025年高中化学大一轮复习

1．(2020·全国卷Ⅰ，27)为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。回答下列问题：(1)由FeSO4·7H2O固体配制0.10mol·L－1FeSO4溶液，需要的仪器有药匙、玻璃棒、______________________________________________________________________________________________________________________________________________________(从下列图中选择，写出名称)。(2)电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率(u∞)应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择________作为电解质。阳离子u∞×108/(m2·s－1·V－1)阴离子u∞×108/(m2·s－1·V－1)Li＋4.07HCOeq\o\al(－,3)4.61Na＋5.19NOeq\o\al(－,3)7.40Ca2＋6.59Cl－7.91K＋7.62SOeq\o\al(2－,4)8.27(3)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入________电极溶液中。(4)电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c(Fe2＋)增加了0.02mol·L－1。石墨电极上未见Fe析出。可知，石墨电极溶液中c(Fe2＋)＝____________________________。(5)根据(3)、(4)实验结果，可知石墨电极的电极反应式为__________________，铁电极的电极反应式为__________________。因此，验证了Fe2＋氧化性小于________，还原性小于______________________________________________________________________________。(6)实验前需要对铁电极表面活化。在FeSO4溶液中加入几滴Fe2(SO4)3溶液，将铁电极浸泡一段时间，铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是_____________________________________________________________________________________________________。2．(2023·广州模拟)某小组从电极反应的角度研究物质氧化性和还原性的变化规律。(1)实验室以MnO2和浓盐酸为原料制取氯气的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋2H2O＋Cl2↑。该反应的氧化产物是________。将该反应设计成原电池，氧化反应为2Cl－－2e－=Cl2↑，还原反应为________________________________________________________。(2)当氯气不再逸出时，固液混合物A中仍存在MnO2和盐酸。小组同学分析认为随着反应的进行，MnO2的氧化性和Cl－的还原性均减弱，为此进行探究。实验任务探究离子浓度对MnO2氧化性的影响提出猜想猜想a：随c(H＋)减小，MnO2的氧化性减弱。猜想b：随c(Mn2＋)增大，MnO2的氧化性减弱。查阅资料电极电势(φ)是表征氧化剂的氧化性(或还原剂的还原性)强弱的物理量。电极电势越大，氧化剂的氧化性越强；电极电势越小，还原剂的还原性越强。验证猜想用0.10mol·L－1H2SO4溶液、0.10mol·L－1MnSO4溶液和蒸馏水配制混合液(溶液总体积相同)，将MnO2电极置于混合液中测定其电极电势φ，进行表中实验1～3，数据记录如表。实验序号V(H2SO4)/mLV(MnSO4)/mLV(H2O)/mL电极电势/V120200φ12mn10φ23201010φ3①根据实验1和2的结果，猜想a成立。补充数据：m＝________，n＝________。②根据实验1和3的结果，猜想b成立。判断依据是________(用电极电势关系表示)。探究结果固液混合物A中仍存在MnO2和盐酸的原因是随着反应进行，溶液中c(H＋)减小、c(Mn2＋)增大，MnO2氧化性减弱。③根据上述探究结果，小组同学作出如下推断：随c(Cl－)增大，Cl－还原性增强。实验验证在固液混合物A中加入__________(填化学式)固体，加热。证明推断正确的实验现象是________________________________________________________________________。3．(2023·天津河东区一模)某小组同学设计如下实验装置制备高铁酸钾K2FeO4(夹持装置略)，同时探究制备的适宜条件，已知：常温下，K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液。(1)装置A反应中的氧化剂为_______________________________________________。(2)进一步设计如下对比实验，探究在不同试剂a对K2FeO4产率的影响。已知实验中，溶液总体积、FeCl3和Fe(NO3)3的物质的量、Cl2的通入量均相同。实验编号试剂a实验现象ⅰFeCl3溶液和少量KOH无明显现象ⅱFeCl3溶液和过量KOH得到紫色溶液，无紫色固体ⅲFe(NO3)3溶液和过量KOH得到深紫色溶液，有紫色固体①对比实验ⅰ与ⅱ现象，提出假设；“实验ⅱ溶液碱性较强，增强＋3价铁的还原性”，验证此假设的实验装置如图所示：当通入Cl2，电压表示数为V1；再向右侧烧杯中加入的试剂为________，电压表示数为V2；且观察V1________(填“>”“<”或“＝”)V2，证明上述假设成立。②配平实验ⅲ中反应的离子方程式：eq\x()Fe3＋＋eq\x()Cl2＋eq\x()eq\x()FeOeq\o\al(2－,4)＋eq\x()Cl－＋eq\x()③实验ⅱ中K2FeO4的产率比实验ⅲ的低，其原因可能是___________________________________________________________________________________________________________。(3)随着反应的发生，装置B中不断有白色片状固体产生。①结合化学用语解释该现象：__________________________________________________________________________________________________________________________________。②若拆除装置B，而使K2FeO4的产率降低的原因是_______________________________________________________________________________________________________________。(4)向实验ⅱ所得紫色溶液中继续通入Cl2，溶液紫色变浅，K2FeO4的产率降低。可能原因是通入的Cl2消耗了KOH，写出该反应的离子方程式：________________________________。(5)综上可知制备K2FeO4，所需的适宜条件是_______________________________________。4．某小组为探究Mg与NH4Cl溶液的反应机理，常温下进行以下实验。实验中所取镁粉质量均为0.5g，分别加入选取的实验试剂中，资料：①CH3COONH4溶液呈中性。②Cl－对该反应几乎无影响。实验实验试剂实验现象15mL蒸馏水反应缓慢，有少量气泡产生(经检验为H2)25mL1.0mol·L－1NH4Cl溶液(pH＝4.6)剧烈反应，产生刺激性气味气体和灰白色难溶固体(1)经检验实验2中刺激性气味气体为NH3，检验方法是_____________________________。用排水法收集一小试管产生的气体，经检验小试管中气体为H2。(2)已知灰白色沉淀中含有Mg2＋、OH－。为研究固体成分，进行实验：将生成的灰白色固体洗涤数次，至洗涤液中滴加AgNO3溶液后无明显浑浊。将洗涤后的固体溶于稀HNO3，再滴加AgNO3溶液，出现白色沉淀。推测沉淀中含有________，灰白色固体可能是____________(填化学式)。(3)甲同学认为实验2比实验1反应剧烈的原因是NH4Cl溶液中c(H＋)大，与Mg反应快。用化学用语解释NH4Cl溶液显酸性的原因是________________________________________________________________________________________________________________________。(4)乙同学通过实验3证明甲同学的说法不合理。实验实验装置3①试剂X是____________________________________________________________________。②由实验3获取的证据为________________________________________________________。(5)为进一步探究实验2反应剧烈的原因，进行实验4。实验实验试剂实验现象45mLNH4Cl乙醇溶液有无色无味气体产生(经检验为H2)依据上述实验，可以得出Mg能与NHeq\o\al(＋,4)反应生成H2。乙同学认为该方案不严谨，需要补充的实验方案是_______________________________________________________________________